1. MODUL LOGICKÝCH VSTUPŮ SBI-11/12

Transkript

1 1. MOUL LOGIKÝH VSTUPŮ SI-11/ Základní charakteristika Modul SI-11/12 je periferní jednotka stavebnice PROMOS Line2spřipojením na sběrnici RS485 se 16 galvanicky oddělenými logickými vstupy (viz. obr. 1) lokové schéma a připojení modulu elkové blokové schéma modulu SI-11 uvádí obr. 2, blokové schema modulu SI-12 je na obr. 3. konektor RS485 systémové vstupní svorky konektor RS485 nastavení adresy indikace komunikační procesor řídící logika sběrnice N vstupní registr konfigurační přepínače Modul SI-11/12 má 2 sekce bipolárních, které umožňují zvolit zapojení se společným plusem nebo společným mínusem a podle toho používat snímače s výstupem pnp nebo npn. Na čelním panelu je přepínač sí ové adresy, vypínač filtru a indikační zobrazující stavy a chování modulu. Jednotka je konstrukčně uspořádána v kompaktní krabičce, která se montuje na lištu IN. Svorkovnice pro připojení vstupních signálů jsou odnímatelné Technické údaje Komunikační protokol SM, Epsnet Rychlost komunikace SM Epsnet max d max d elkový počet 16 Počet skupin 2 Počet ve skupině 8 Vstupní napětí EI553x.11 EI553x V 24 V log. 0 max 3 V= 5 V= log. 1 min 8 V= 9 V= log. 1 typ 12 V= 24 V= log. 1 max 18 V= 30 V= log. 1 max (1s) 26 V= 40 V= Vstupní proud při log. 1 typ. 10 m Izolační pevnost GO 2500 V / 1 min Napájecí napětí / příkon 9 30 V / max. 2 W Rozměry modulu š v h mm vstupní svorky Obr. 1: Pohled na modul SI-12 Obr. 2: lokové schéma modulu SI-11 Připojovací konektor PFL10 obsahuje kontakty pro napájení a sběrnici RS485. Sběrnicové konektory na levé a pravé straně modulu jsou vzájemně propojeny a tak je možné jednotky snadno zapojovat za sebe. Vstupní obvody modulu SI-11 jsou univerzální bipolární vstupy 12 V nebo 24 V, které umožňují podle potřeby kombinovat zapojení se společným plusem nebo mínusem. Každý ze tedy může být spojován jak s kladným, tak se záporným potenciálem. íky tomu mohou být libovolně používány snímače s výstupem otevřený kolektor typu npn i pnp. Opěrný potenciál se vytváří elektronickým děličem vnějšího napětí 24 V. Polaritu vnějšího napětí je nutno dodržet! Schematické připojení snímačů ke m SI-11 ukazuje obr. 4. nastavení adresy indikace komunikační procesor řídící logika sběrnice N vstupní registr Obr. 3: lokové schéma modulu SI-12 Vstupní obvody modulu SI-12 jsou bipolární vstupy 12 V nebo 24 V, nebo, které umožňují zvolit zapojení se společným plusem nebo mínusem vždy pro celou sekci. Podle toho se používají snímače s výstupem bu npn nebo pnp v rámci jedné -1-

2 V (z vnějšího zdroje) pnp sekce. Vstupní obvody jsou konstruovány podle normy ČSN EN (typ vstupu 1) a umožňují připojení třídrátových i dvoudrátových snímačů. Zvětšený vstupní proud (10 m) umožňuje použití dvoudrátových snímačů 24 V. + Obr. 4: Připojení čidel ke m SI-11 dvouvodičové 24V 24V + + npn + npn Obr. 5: Zapojení SI-12 se společným plusem. Impuls kratší než 1 ms nacházející se mezi dvěma okamžiky vzorkování Obr. 7: Průběh filtrace stejnosměrného vstupního signálu log. "0") po dobu delší než je časová konstanta filtru. Činnost filtru pro stejnosměrné vstupní signály (u SI-11 i SI-12) je nejlépe patrná z obr. 7. Modul SI-12 umožňuje připojit na vstup střídavé napětí. Přivedení napětí na vstup znamená logickou "1". V tomto případě musí filtr potlačit průchody střídavého napětí nulou.časová konstanta filtru musí být nastavena tak, aby spolehlivě překlenula dobu, kdy se vstupní napětí nachází mezi zápornou ( R) a kladnou (+R) rozhodovací úrovní (proto by časová konstanta měla být co nejdelší). Zároveň musí být časová konstanta filtru nastavena tak, aby se spolehlivě vešla do doby, po kterou se vstupní napětí nachází pod zápornou ( R) a nad kladnou (+R) rozhodovací úrovní (proto by časová konstanta měla být co nejkratší). Jako kompromis mezi oběma požadavky vychází časová konstanta filtru pro sí ový kmitočet 50 Hz v rozmezí 4 až 6 ms. oporučená hodnota (s ohledem na pokles velikosti vstupního napětí) je 5 ms. Průběhy signálů jsou vidět na obr. 8. Schematické připojení snímačů npn ke m SI-12 se společným plusem pro celou sekci ukazuje obr. 5, připojení snímačů pnp ke m SI-12 se společným mínusem pro celou sekci ukazuje obr V +R R dvouvodičové 24V pnp Obr. 6: Zapojení SI-12 se společným mínusem. Obr. 8: Průběh filtrace střídavého vstupního signálu 1.4. Zpracování vstupního signálu Filtrace vstupního signálu Moduly obsahují digitální filtr, který slouží k odstranění vstupních impulsů kratších než je časová konstanta filtru. Tu je možné nastavit v rozmezí 1 až 255 ms s krokem 1 ms (minimální hodnota a krok filtru jsou dány periodou vzorkování, která je 1 ms). Nastavení se provádí v grafickém prostředí ProgWin PL2 jako parametr modulu SI-11/12. Činnost filtru spočívá v nepropouštění impulsů, které jsou kratší než zadaná časová konstanta (je shodná pro oba logické stavy). Výstup filtru setrvává na logické úrovni (např. log. "1 ) do té doby, dokud na jeho vstupu není opačná logická úroveň (nyní Na obou obrázcích (7 a 8) znázorňuje: průběh vstupní napětí přivedené z technologie do modulu průběh vstupní signál po vzorkování před vstupem do digitálního filtru průběh činnost digitálního filtru stav 1 znamená spuštění algoritmu filtru; stav 2 ukončení algoritmu filtru a zapsání hodnoty na výstup průběh vstupní signál po filtraci Zpoždění vstupního signálu Zpožděním vstupního signálu se rozumí doba, která uplyne od okamžiku změny vstupního signálu na vstupních svorkách do okamžiku, kdy se tato změna projeví na výstupu digitálního filtru. -2-

3 Podmínkou je, aby do téhož okamžiku trvala úroveň vstupního signálu, která nastala po změně. Na obr. 9 je tato doba označena t Z. Horní část obr. 9 ukazuje případ, kdy změna stavu vstupu (náběžná hrana) nastane těsně před okamžikem vzorkování. Protože doba předstihu změny stavu vstupního signálu před okamžikem vzorkování je proti periodě vzorkování zanedbatelná, je zpoždění hrany signálu t Z dáno pouze velikostí časové konstanty filtru. olní část obr. 9 ukazuje případ, kdy změna stavu vstupu (náběžná hrana) nastane těsně po okamžiku vzorkování. Protože doba předstihu změny stavu vstupního signálu před okamžikem vzorkování již není proti periodě vzorkování zanedbatelná, je zpoždění hrany signálu t Z dáno součtem velikosti časové konstanty filtru a periody vzorkování. Obě části obr. 9 ukazují krajní případy. Je na nich dobře vidět, že nastane-li změna stavu signálu mezi dvěma okamžiky vzorkování, je tato změna registrována až nejbližším okamžikem vzorkování následujícím po změně stavu. To vnáší do systému určitou časovou nejistotu, se kterou je třeba počítat a jejíž maximální hodnota je rovna periodě vzorkování tedy 1 ms. Z tohoto důvodu je vhodné, aby délka vstupního impulsu t In byla nejméně o 1 ms větší než zvolená časová konstanta digitálního filtru t Z t In t Z t In t S t Out t S t Out Obr. 9: Zpoždění vstupního signálu Kmitočet vstupního signálu Horní část obr. 9 ukazuje případ, kdy změna stavu vstupu (náběžná hrana) nastane těsně před okamžikem vzorkování (okamžik 1) a další změna stavu (spádová hrana) nastane těsně po následujícím okamžiku vzorkování (okamžik 2). élka vstupního impulsu t In (log. 1) je jen nepatrně větší než perioda vzorkování (1 ms). élka impulsu po vzorkování t S je tedy rovna dvěma periodám vzorkování (2 ms). olní část obr. 9 ukazuje případ, kdy změna stavu vstupu (náběžná hrana) nastane těsně po okamžiku vzorkování 0 a další změna stavu (spádová hrana) nastane těsně před okamžikem vzorkování 3. élka vstupního impulsu t In (log. 1) je jen nepatrně menší než tři periody vzorkování (3 ms). élka impulsu po vzorkování t S je tedy opět rovna dvěma periodám vzorkování (2 ms). Podmínkou k oběma popsaným případům je, aby časová konstanta filtru byla nejkratší možná tj. 1 ms. Z obr. 9 je vidět, že nejmenší délka impulsu na výstupu filtru t Out může být 2 ms. Totéž platí i pro negované signály (negované průběhy, a ). Z toho všeho vyplývá, pokud je délka nejkratšího impulsu log. 0 2 ms i délka nejkratšího impulsu log. 1 2 ms, je minimální perioda takového signálu 4 ms. To odpovídá maximálnímu kmitočtu vstupního signálu 250 Hz. Z obr. 9 je též patrné, že střída vstupního signálu (poměr doby trvání log. 0 k době trvání log. 1) nemusí být 1:1. Může být v rozmezí od >1:<3 do <3:> Komunikace protokolem SM Jednotka SI-11/12, komunikující protokolem SM, rozpoznává tyto SII příkazy: reset~aa reset modulu %aannttccff nastavení komunikačních parametrů $aa2 dotaz na nastavení %aawnnnn nastavení watchdogu $aae čtení konfigurace $aaf verze firmware $aam jméno modulu $aa inicializace z EEPROM/FLSH $aawtt pauza >xxxxr vyslání čtení stavu nastavení jednoho nastavení všech čítačů dotaz na okamžitý dotaz na filtrovaný dotaz na periodu nastavení úrovně kombinované čtení stavu Podrobný popis příkazů je uveden v samostatném manuálu popisujícím komunikaci modulů SM-xx. Na obrázku 9 znázorňuje: průběh vstupní napětí přivedené z technologie do modulu průběh vstupní signál po vzorkování před vstupem do digitálního filtru průběh činnost digitálního filtru průběh vstupní signál po filtraci 0, 1,..., 5 okamžik vzorkování t In délka vstupního impulsu t S délka impulsu po vzorkování časová konstanta filtru t Out délka výstupního impulsu t Z zpoždění hrany vstupního signálu 1.6. Komunikace protokolem Epsnet Jednotka SI-11/12, komunikující protokolem Epsnet, umí zpracovat zprávy ONNET, REN, WRITEN a WNRN. Každá jednotka má tři zveřejněné bloky dat (v Epsnetu oblast zápisníku, TR ): blok 2 blok 1 blok 0 procesní data konfigurační data vyhrazen pro informace o možnostech jednotky -3-

4 EF lok 1 konfigurační data Položky bloku konfigurační data ansdelay prodleva odpovědi jednotky (1 255 ms) comspeed komunikační rychlost v kd, povolené hodnoty jsou 115, 57, 38, 19, 9, 4 comtout komunikační timeout ( ms). Pokud jednotka nepřijme po dobu delší než comtout žádnou zprávu, přepne se do stavu odpojeno. flashcomm zapsáním čísla 0x64616F6 (load) znovu načte konfiguraci z paměti FLSH mimo comspeed, zapsáním čísla 0x (save) uloží data z bloku konfiguračních dat do paměti FLSH; po zapnutí napájení se do bloku konfiguračních dat uloží to, co je v paměti FLSH včetně comspeed timeh[16] nastavení časového intervalu filtru binárních (1 255 ms) pro rozpoznání úrovně H timel[16] nastavení časového intervalu filtru binárních (1 255 ms) pro rozpoznání úrovně L Struktura konfiguračního bloku Pořadí položek v následujícím výpisu konfigurační proměnné (struktury) odpovídá pořadí položek konfiguračního bloku ve zprávě. Použité datové typy mají délku char 1 byte, int 2 byte, long 4 byte a float 4 byte (IEEE 754). loky začínají vždy od offsetu 0. struct tconf{ char ansdelay; char comspeed; unsigned int comtout; long flashcomm; char timeh[16]; char timel[16]; }conf; lok 2 procesní data Položky bloku procesní data newin 16 bitů nefiltrovaných binárních filtered 16 bitů filtrovaných binárních counterup čítače vzestupných hran filtrovaných binárních counterdown čítače sestupných hran filtrovaných binárních perout meřiče periody pulsu na filtrovaných binárních vstupech, údaj je doba od předposlední do poslední změny na binárním vstupu 10 ms. Struktura bloku procesních dat Použité datové typy mají délku char 1 byte, int 2 byte, long 4 byte a float 4 byte (IEEE 754). loky začínají vždy od offsetu 0. struct bitfield {char 0:1; char 1:1; char 2:1; char 3:1; char 4:1; char 5:1; char 6:1; char 7:1; }; struct tproc{ struct bitfield newin[2]; struct bitfield filtered[2]; unsigned int counterup[16]; unsigned int counterdown[16]; unsigned int perout[16]; }proc; 1.7. Konfigurace modulu Na čelním panelu modulu SI-11/12 jsou umístěny všechny připojovací, nastavovací a indikační prvky, jak je vidět z obr. 10. IO ON 1 2 F R SI-12 PROMOS line2 Unap 1 GN 3 +TxRx 5 TxRx RUN FILT Po stranách jsou dva konektory PFL10 pro připojení ke sběrnici RS485. Jejich schema zapojení je patrné z obr. 11. Sběrnice je průchozí, což umožňuje snadné řazení modulů za sebe. K propojení je možné použít bu plochý desetižilový kabel se zaříznutými konektory PFL10 nebo speciální propojovací modul Ino. V levé horní části se nacházejí konfigurační přepínače, jeden otočný a dva posuvné, a indikující chování modulu Konfigurační přepínače Levý z dvojice přepínačů (označen F) slouží k přepínání indikace stavu bu před filtrací nebo po filtraci. Pravý z dvojice posuvných přepínačů a přepínač otočný (označeny R) slouží k nastavení adresy modulu na sběrnici RS485. dresy modulu podle nastavení přepínačů ukazuje tabulka 1. dresa musí být v rámci jednoho vedení sběrnice RS485 jedinečná, tzn. na sběrnici se nesmí vyskytnout dva moduly se shodnou adresou Stavové Vpravo vedle přepínačů jsou dvě stavové indikující momentální stav a chování modulu. Jejich funkce se liší podle použitého komunikačního protokolu com com com com Obr. 10: Přední panel SI Obr. 11: Zapojení konektoru RS485 Tab. 1: dresy sběrnice RS Přepínač dresa Přepínač dresa posuvný otočný posuvný otočný OFF 0 0 ON 0 16 OFF 1 1 ON 1 17 OFF 2 2 ON 2 18 OFF 3 3 ON 3 19 OFF 4 4 ON 4 20 OFF 5 5 ON 5 21 OFF 66 ON 622 OFF 7 7 ON 7 23 OFF 8 8 ON 8 24 OFF 9 9 ON 9 25 OFF 10 ON 26 OFF 11 ON 27 OFF 12 ON 28 OFF 13 ON 29 OFF E 14 ON E 30 OFF F 15 ON F 31-4-

5 Jednotky s protokolem SM Levá z diod (označená RUN) po zapnutí bliká zeleně po dobu, po kterou lze pomocí tří znaků ES přejít do konfiguračního režimu. Svítí po uplynutí 1,5 s po zapnutí a indikuje provozní stav. ioda blikne žlutě, pokud modul přijal zprávu s adresou, která odpovídá právě nastavené adrese modulu. Pravá z diod (označená LK) svítí červeně, pokud je jednotka v konfiguračním režimu a bliká červeně, pokud vypršel SW watchdog. Jednotky s protokolem Epsnet Levá z diod (označená RUN) indikuje připojení modulu ke sběrnici RS485. Pokud dioda svítí červeně, modul není připojen ke sběrnici, pokud dioda nesvítí, modul je připojen ke sběrnici. Pokud dioda blikne zeleně, jednotka přijala zprávu s adresou, která odpovídá právě nastavené adrese modulu. Pravá z diod (označená FILT) indikuje způsob indikace vstupních signálů. Pokud dioda svítí žlutě, je indikován stav vstupních signálů po průchodu filtrem binárních V pravé polovině čelního panelu je v horní i dolní části umístěna řada osmi (označených dole 7 až 0 a nahoře 15 až 8). Tyto diody indikují stav podle polohy přepínače F. Je-li přepínač F v poloze OFF (filtr vypnut), ukazují diody přímý stav. Je-li přepínač F v poloze ON (filtr zapnut), ukazují diody stav po filtraci Konfigurační režim Postup konfigurace modulu je rozdílný pro komunikaci protokolem SM a protokolem Epsnet. Jednotky s protokolem SM Při komunikaci protokolem SM jednotka přejde do konfiguračního režimu, přijme-li během asi 1,5 s po zapnutí třikrát znak ES. Znaky je třeba vysílat až asi po 100 ms, což je doba potřebná pro inicializaci HW a SW jednotky. Také je třeba vzít v úvahu, že po ukončení konfiguračního režimu jednotka po dobu asi 2 s ukládá data do paměti FLSH. Po tuto dobu pochopitelně nezpracovává zprávy ze sériové linky. Po prvním zapnutí je nastavena komunikační rychlost 2400 d bez parity (tovární nastavení). Změnou komunikačních parametrů jednotky se toto nastavení nepřepíše a je možné jej tedy kdykoli znovu vyvolat. Jednotky s protokolem Epsnet Při komunikaci protokolem Epsnet se jednotka konfiguruje pomocí speciálního konfiguračního bloku, který je ukončen čtyřbytovou sekvencí SVE. Po uložení konfigurace je nutno jednotku restartovat (vypnutí a zapnutí napájení). Po prvním zapnutí jednotky je nastavena komunikační rychlost d, sudá parita even (tovární nastavení). Změnou komunikačních parametrů jednotky se toto nastavení přepíše. ÚJE PRO OJENÁVKU Typ Obj. číslo Modifikace SI-11 SI-12 EI x EI x EI x EI x vstupy 12 V vstupy 24 V vstupy 12 V vstupy 24 V x... typ komunikačního protokolu (SM nebo Epsnet) -5-